Радиоакустическая лаборатория (РАЛ)
Основные направления исследований:
- Дистанционное зондирование
- Содары
- Детонационный источник акустических импульсов
- Инфразвуковой мониторинг взрывов
- Исследование структуры турбулентности
- Когерентные структуры
- Спиральность
- Электричество
Дистанционное зондирование
Содары
Разработан, испытан и введен в режим непрерывных круглосуточных измерений содар нового поколения ЛАТАН-3, в котором все основные функции формирования сигналов и их первичной обработки выполняются программным путем. Разработан метод дистанционного определения вертикальных профилей коэффициента турбулентной вязкости и других параметров турбулентности. Получены статистические данные о скорости и направлении ветра, о повторяемости низкоуровневых инверсий над Москвой и об их влиянии на приземные концентрации загрязняющих примесей.
Детонационный источник акустических импульсов
Разработана модель формирования тонких локально слоистых (анизотропных) неоднородностей скорости ветра и температуры в атмосфере в случайном поле внутренних гравитационных волн (ВГВ). Акустическими методами были выявлены характерные масштабы конвективных когерентных структур в атмосферном пограничном слое.
Инфразвуковой мониторинг взрывов
Лаборатория участвует в совершенствовании инфразвуковых методов, используемых в международной сети контроля за выполнением Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний. Получен и систематизирован уникальный архив экспериментальных данных регистрации инфразвуковых волн на больших (до 1000 км) расстояниях от взрывов различного типа (подземных, поверхностных, воздушных — тропосферных и термосферных) и разной энергии (от 5 кг до 4000 т. в тротиловом эквиваленте), произведённых сериями (до 7-ми взрывов подряд) в разных географических регионах, в разные сезоны года, в широком диапазоне временных интервалов между взрывами (от 1 минуты до нескольких суток). Зарегистрированы приземные (волны Лэмба –L), стратосферные (PSM), мезосферные ( IM) и термосферные (IT) акустические приходы от взрывов. Акустическим методом обнаружены долгоживущие анизотропные структуры в мезосфере.
Исследование структуры турбулентности
Когерентные структуры
Конвективные структуры приземного слоя в первом приближении могут быть представлены как проникновение куполоообразных односвязных объемов теплого воздуха в более холодные вышележащие слои. Изменчивость поля температуры в слое до 35 м описана в терминах эмпирических ортогональных функций (ЭОФ). Первые три ЭОФ и соответствующие им собственные значения описывают профиль с точностью порядка 10%. Обнаружена циркуляция, обусловленная прохождением кучевого облака, с оседанием под центром.
Спиральность
Разработана аппаратура для исследования спиральности акустическим методом, измерены спектры турбулентных вариаций спиральности. Важность исследования спиральности в природных системах обусловлена тем, что, согласно расчетам, ненулевая спиральность влияет на передачу энергии по спектру, что указывает на ее роль в формировании крупномасштабных структур.
Электричество
Выполнен эксперимент по синхронной регистрации вариаций вертикальной составляющей напряженности электрического поля E, вариаций температуры T и компонент скорости ветра U,V,W. Анализ полученных данных дает основание считать, что вариации напряженности обусловлены стратификацией и неоднородностями пространственного распределения зарядов и их переносом турбулентным потоком воздуха.
 В. М. Бовшеверов | Радиоакустическая лаборатория была организована по инициативе академика А. М. Обухова в 1956 году, сразу же после создания Института физики атмосферы. Ее возглавил известный ученый, представитель Нижегородской радиофизической школы Виктор Маркович Бовшеверов (1905–1995), который и руководил лабораторией до 1985 года. После него лабораторию долгое время возглавляла М. А. Каллистратова. В настоящее время лабораторией заведует С. Н. Куличков. |
О лаборатории
Радиоакустическая лаборатория является одной из старейших лабораторий ИФА им. А. М. Обухова РАН. Она создана в 1956 году во время основания ИФА. Первым руководителем лаборатории был известный радиофизик Виктор Маркович Бовшеверов. В лаборатории в разное время работали и работают в настоящее время такие известные ученые как член-корреспондент РАН В. И. Татарский, доктора наук М. А. Каллистратова, А. С. Гурвич, Б. М. Копров, И. П. Чунчузов и другие. Руководитель лаборатории — доктор физико-математических наук Куличков Сергей Николаевич, лауреат премии Правительства РФ за 2008 год в области науки и техники.
Направления деятельности
- Атмосферная акустика
- Акустическое зондирование атмосферного пограничного слоя и средней атмосферы
- Исследование атмосферной турбулентности
- Разработка акустических методом обнаружения и распознавания разнообразных природных и техногенных источников звука и инфразвука
- Исследование внутренних-гравитационных волн в атмосфере
- Разработка дистанционных методов прогнозирования опасных атмосферных явлений
- Разработка и создание приборов для исследования атмосферной турбулентности и атмосферной спиральности
Достижения
- Впервые в мире в конце 50-х годов 20 века М. А. Каллистратовой исследовано рассеяние акустических волн на атмосферной турбулентности, тем самым созданы научные основы для создания акустических локаторов атмосферной турбулентности-содаров
- Впервые в мире обнаружено явление рассеяния инфразвука на анизотропной турбулентности в средней атмосфере (20–120 км)
- Разработаны основы нового направления изучения атмосферы — дистанционное акустическое зондирование тонкой неоднородной структуры нижней и верхней атмосферы (высоты 0–1км и 20–130 км).
- Обнаружено наличие в атмосфере и нижней ионосфере долгоживущих тонко-структурных слоистых неоднородностей температуры и ветра, имеющих аномально большие вертикальные градиенты
- Проведены эксперименты, получен уникальный архив данных и разработаны модели распространения инфразвуковых сигналов от взрывов в различных геосферах (земле, атмосфере, нижней ионосфере)
- Разработаны основы методики прогнозирования опасных атмосферных явлений по данным дистанционной регистрации инфразвуковых и внутренних гравитационных волн
- Существенно развита теория инфразвукового мониторинга режима выполнения Договора о Всеобъемлющем Запрещении Ядерных Испытаний
- Впервые созданы дистанционные методы распознавания источников звука-взрывы, выстрелы и др. на основе морфологического анализа (распознавание образов)
- Разработано и изготовлено несколько разнотипных приборов с ориентацией на виды решаемых задач
- Проведены многочисленные экспедиционные измерения в которых показано существование в нижних слоях атмосферы крупномасштабных (масштаб — несколько км) когерентных структур, оценены их параметры
- Выполнен натурный эксперимент для г. Москва, при котором показана возможность оценки мощности источников вредных выбросов в атмосферу города с использованием содарных данных.
- Разработаны и изготовлены различные варианты содаров для исследования атмосферного пограничного слоя до высоты 600 метров
- Разработан и изготовлен многокомпонентный содар, впервые, позволяющий измерять профили скорости ветра практически от поверхности почвы (2–3м) с разрешением по высоте 2м
- На архитектуру прибора получен патент на изобретение РФ №2 735 909. Получено 29 патентов на результаты интеллектуальной деятельности (изобретения, полезные модели, свидетельства на регистрацию программ для ЭВМ). Опубликовано несколько сотен работ в рецензируемых научных журналах и более 10 монографий
